关于癌症成因的争论

2016-05-25 13:59梅娣
科学生活 2016年5期
关键词:细胞分裂犬类癌细胞

梅娣

作为“万病之王”的癌症,越来越多地袭击我们身边的人们,但它们究竟是怎样在人身上发生的呢,这几乎是所有人都想弄清的问题。本刊过去也曾刊登相关文章,探讨罹患癌症是否因为运气不好。实际上,科学家们一直孜孜不倦地寻找着癌症发生的根本原因。让我们看看他们有哪些发现。

癌症会传染吗?

从目前为止的情况来看,尽管大家谈癌色变,但癌症似乎也有其“可取之处”:就算我们无论如何也无法阻止肿瘤的疯狂生长,但癌最后也会和宿主同归于尽。恶性癌细胞即使能够从“击败”患者和肿瘤科医生的抵抗过程中“学到”了什么,都会因此化为乌有。癌症的下一次攻击,必须从下一个受害者身上重新开始。

所以,我们试想,如果癌细胞有能力传染给另一个个体,癌症将不仅有能力从一个器官转移到另一个器官,还可以从一个人转移到另一个人,同时演化出新的致命“技能”。

到目前为止,虽然没有明确迹象显示癌症的传染性威胁迫在眉睫,但近期发表的许多论文提出,最终出现具有传染性的人类癌症,在医学上是有可能的。它不会是一种疾病,比如由病毒传播引起的宫颈癌;而是癌细胞实际上从一个人转移到另一个人身上,并在这个新地方肆意生长。

迄今为止,只在极为罕见的状况下发现过这种情况。比如有一位19岁的化验室工作人员被带有结肠癌细胞的注射器戳伤后,她的手上长出一个肿瘤。一位外科医生在手术工作中被意外割伤后,从患者身上感染了癌症。癌细胞通过器官移植的途径,从一个人转移到另一个身上的案例,或者从母亲转移到胎儿身上的案例也有很多。

但在每一桩这样的案例中,癌细胞都存活不了太久。所有现在已知的能躲过本体免疫系统的攻击,且在个体之间转移的癌症,都是在其他动物身上发现的。比如,在实验室里,癌细胞通过蚊子从一只仓鼠转移到另一只身上。目前,在野外环境中发现了三种传染性癌症,分别发生在犬类、袋獾以及砂海螂身上,后者是最近发现的。

犬类之间传染的癌症

我们所知道的最早的例子是一种癌在犬类之间通过交媾转移的—不是感染病毒或细菌后导致的不良反应,而是癌细胞直接从一只犬转移到另一只犬体内。英国剑桥大学的安德烈娅·斯特拉科娃和伊丽莎白·P·默奇森2014年发表的一篇名为《离开宿主依然存活的癌症》的综述文章,对相关研究进行了梳理。

这种名为犬类生殖器传染性肿瘤的疾病,被认为是在1.1万年前突然出现在一只犬身上,而且以一个单一癌细胞的形式一直传播至今。为什么这种病会出现在犬类身上,而不是在猫等其他动物身上?原因或许在于作者用文明措辞所说的犬类之间“持久的交媾联系”,即在一只母犬和一只公犬持续约半小时的交媾过程中,会撕裂生殖器官,使肿瘤细胞比较容易通过伤口发生转移。

通常一种癌症会在几年或几十年的时间里一直在一个生物体内发展,突变积累到一定程度,就会开始显现威力。但有研究人员提出,这种已经存在上万年之久的犬类癌症细胞,有可能就像健康细胞一样,发展出了一些机制,比如可以修复和稳定自身的恶性基因。

早前,癌症细胞往往是通过破坏患者DNA修复功能而快速生长,引发疯狂的突变。中间的某个时刻,古老的犬类生殖器传染性肿瘤细胞可能改变了行为方式,由此延长自身的寿命。还有一种猜测是,这种癌症可能改变了犬类的交媾方式,使之更利于这种疾病的传播和肿瘤细胞的存活。

袋獾

袋獾面部肿瘤的传染

第二种传染性癌症是在20世纪90年代中期发现于袋獾身上。它们在相互撕咬对方的脸时,会把恶性肿瘤细胞传给其他同类。尽管可能比较难以引起人们的同情,但这种袋獾面部肿瘤疾病的确威胁到了这一物种的生存,使它们濒临灭绝。

因为例子非常少,所以可转移的癌症很容易被当作一种反常的现象,不予重视。但是2015年12月,澳大利亚塔斯马尼亚大学和英国剑桥大学的科学家们联合发表在《美国国家科学院院刊》上的论文表示,袋獾还在传播另一种癌症,与前一种癌症的基因组成截然不同。这种生物身上会出现一种这样的癌症,就已经够奇怪的了,现在居然说有两种,这种概率有多大?

有一种理论认为,这种动物非常脆弱。因为气候变化,或许还有人类猎捕的因素,它们已经几乎要灭绝,因此缺乏基因多样性。通过一个严重的伤口进入体内的另一只袋獾的细胞,可能会看似非常熟悉,以至被接收者的免疫系统忽略。如果这些细胞中有一部分携带着面部肿瘤的基因突变,它们可能就会迅速裂变,发展成一种新的肿瘤。

出现传染性癌症的风险

但这些科学家也提出了一种更加让人不安的解释:传染性癌症可能并不那么罕见。“这种可能性给了我们进行进一步研究的理由,即研究这类疾病在人类身上出现的风险有多大。”他们写道。

在我们最早的多细胞生物祖先于数亿年前在地球上出现时,癌症可能就已经存在。就算是最长寿的动物,其生命周期对于癌症而言也太过短暂,让它来不及演化出跳转到另一种生物身上的能力。否则,现在就到处都是传染性癌症了。

至少就目前来说,它还是一种很罕见的现象。比如发生在哥伦比亚麦德林一名41岁男子身上的事。2013年他因出现疲劳、发烧和体重下降等症状而接受医生的检查,结果发现他的淋巴结里长满了癌细胞,还转移到了他的肺部和肝部。

但是,相对于人类而言,这些癌细胞显得太小,结构也太过简单。“这个病例成了一个难解的谜。”这些医生在去年11月发表于《新英格兰医学杂志》上的文章中写道。但是,当这名男子被发现还携带有微膜壳绦虫时,谜底解开了。进一步的分析推断出,这名男子身上的癌细胞最初存在于这种寄生虫内,然后通过他的身体进行了转移。

目前还没有理由认为,绦虫癌症即将对我们的公共卫生安全构成威胁。这名病人的免疫系统之前就已经因为感染艾滋病毒而遭到了破坏,而且查出这种癌症几个月后,他也去世了。

人体内的绦虫

新证据证明癌症主要由外因决定

最近的一些研究已经强调了组织特异性癌风险和组织特异性干细胞分裂次数之间有很强的相关性。也就是说,细胞分裂次数越多,罹患癌症的风险就越高。但是这是否存在着一个高的、不可避免的、内在的癌症风险?这就派生出罹患癌症是由于“坏运气”的假说。

许多人反对“坏运气”的假说,但都没能提供癌症外周风险因素究竟对癌症有哪些定量的影响。在2016年1月7日的《自然》杂志中,研究人员提供的证据证明,他们应用几个不同的建模方法,判断罹患癌症的内在风险因素仅仅是适度的,即不超过10%~30%的相关性。

首先,他们展示干细胞分裂和癌症风险之间没有区分出内在和外在因素的影响。

他们提出了保守而传统的假设:在细胞分裂过程中发生的错误,是恶性转化的路线,内在的过程以及外在因素均有影响。“内在过程”包括那些基因突变,而“外在因素”是影响致突变概率的环境因素(如紫外线辐射、电离辐射和致癌物质等)。例如,辐射会导致基因损伤,这将导致在细胞分裂后,有害基因突变致使癌症发生。因此,外在因素可以通过细胞分裂过程中遗传改变的积累来增加癌症风险。由此可见,那些显然无法控制的内在过程以及这些高度修饰从而可预防的外在因素将导致患癌症的风险。因此,癌症的发生和细胞分裂之间的相关性分析,无论是干细胞或非干细胞,都无法区分内在因素或外在因素的影响。

然后,他们表明,内在的风险来自由控制干细胞分裂的较低风险。

他们用一个独特的替代方法,重新研究了观察到的生命风险和正常组织干细胞的分裂之间的定量关系。理由是,内在的风险,或是它的上限,可以通过最低下限来对癌症风险与总组织干细胞分裂进行更好的评估。即内在的癌症风险应该由控制干细胞分裂的、最小风险的癌症发病率来确定。从结果来看大多数癌症类型超出 “内在”风险线很高。这说明大比例的风险,通常大于90%,无法由内在因素负责。

最后,他们表明内源性突变积累的内在过程不能充分地对观察到的癌症风险负责。

研究人员分别收集了基于稳态组织细胞数以及他们的转变率、组织细胞分裂数据的总数,并分析了癌症风险与总组织细胞分裂的关系。总之结果表明,无论是一个亚群还是所有分裂细胞促使癌症发生,内在因素不起主要的因果作用。流行病学和突变信号的分析也强有力地证明很多癌症的风险因素和环境暴露等外在因素紧密相关。通过对因内在干细胞突变造成错误导致潜在寿命的癌症风险建模,发现即使运用各种不同的内在突变率,通过干细胞分裂积累的内在突变对癌症的贡献也非常小。

该研究发现,一个简单的回归分析无法区分内在与外在之间的因素。现在研究人员已经提供了一个新的框架来量化建立在内在和外在因素的基础上的癌症风险。该研究用了数据驱动、模型驱动、用与不使用干细胞这样四种独立的方法。更重要的是,这四种方法在最常见的癌症类型中提供了一个一致的估值:外在因素的贡献超过70%~90%。

总的来说,该研究得出这样的结论:外在因素增大了罹患癌症的风险。这些结果对癌症预防、公共卫生和健康研究都是非常重要的。

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